關(guān)于建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的建筑行業(yè)得到了空前進(jìn)步，并且已經(jīng)成為了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱型產(chǎn)業(yè)。但是，隨著人們生活水平的提高，其對(duì)建筑的安全性要求越來越高，對(duì)其抗震功能以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有了更高的要求。鑒于此，本文簡(jiǎn)單介紹了建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，以及建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行了重點(diǎn)研究，以期進(jìn)一步提高我國(guó)建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平以及合理性、有效性，為建筑物的使用安全以及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

關(guān)鍵詞：抗震結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)優(yōu)化 設(shè)計(jì)原則

前言

隨著建筑工程的不斷發(fā)展，目前建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化已經(jīng)成為了社會(huì)的焦點(diǎn)問題。在我國(guó)部分地區(qū)，地震發(fā)生的頻率以及強(qiáng)度都比較高，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全有著極大的威脅，這種情況下，我國(guó)建筑物抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作面臨著更高的挑戰(zhàn)。為了進(jìn)一步提高建筑的抗震性能，為廣大人民群眾的日常生活提供安全保障，必須對(duì)建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

一、建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（一）關(guān)于結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

設(shè)計(jì)建筑的抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，首先要對(duì)其該建筑的抗震需求進(jìn)行了解與掌握，在此基礎(chǔ)上，對(duì)建筑的平面及其使用功能進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)對(duì)建筑的布局進(jìn)行調(diào)整，使其更加合理。而對(duì)于高層建筑而言，剛度是首要因素，只有確保高層建筑擁有較強(qiáng)的剛度，才能最大程度的減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)所帶來的影響[1]。同時(shí)，保證平面的均勻性與對(duì)稱性是對(duì)建筑最基本的要求。因此，建筑柱網(wǎng)剪力墻的布局必須合理。除此之外，在設(shè)計(jì)建筑抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，要最大程度的確保建筑物垂直重力荷載受力的均勻性，進(jìn)而滿足其剛度要求，保證其具有比較簡(jiǎn)單的體型。

（二）關(guān)于層間的位移限制

在設(shè)計(jì)建筑抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，要綜合分析建筑物的結(jié)構(gòu)材料、裝修規(guī)范、側(cè)向荷載、結(jié)構(gòu)體系、位移的限制以及高比寬等一些問題。其中，最重要的便是對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限制。同時(shí)，還要對(duì)建筑物的地理位置進(jìn)行合理規(guī)劃，保證其功能的正常發(fā)揮以及自身的穩(wěn)定性。需要注意的是，由于風(fēng)力或者地震等自然因素的影響，建筑物會(huì)發(fā)生不同程度的層間位移。因此，在設(shè)計(jì)建筑物的抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，既要滿足其在剛度方面的要求，同時(shí)還要避免超過其額定的承載力。

二、建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）注意確定基本設(shè)計(jì)信息

在設(shè)計(jì)建筑的抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，首先要對(duì)基本的設(shè)計(jì)信息進(jìn)行確認(rèn)，并通過建筑物的類別以及防烈度等對(duì)其抗震等級(jí)進(jìn)行明確[2]。需要注意的是，一般情況下高層建筑物都是丙類建筑，這類建筑不需要對(duì)其防烈度進(jìn)行調(diào)整，而對(duì)于甲類以及乙類建筑便需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其防烈度進(jìn)行調(diào)整。

（二）正確選擇設(shè)計(jì)參數(shù)以及設(shè)計(jì)概念

概念設(shè)計(jì)是建筑物設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，理應(yīng)設(shè)計(jì)多條抗震防線。同時(shí)，對(duì)建筑物的最大高度進(jìn)行合理控制，確保建筑物的結(jié)構(gòu)具有較高的延性。而在布置剪力墻時(shí)，必須保證其對(duì)稱性與均勻性。除此之外，還要盡可能的減小墻體開洞，若必須要開洞，則一定要保證洞口對(duì)其，切記不可隨意在墻體上開洞。

三、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化研究

（一）加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概念從感性認(rèn)知發(fā)展到了理性認(rèn)識(shí)，人們?cè)谶@一階段過程當(dāng)中對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造形成了更為客觀的認(rèn)知。在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)師需要深諳建筑構(gòu)造相關(guān)的理論以及概念，只有在完善的理論系統(tǒng)的支撐下，才能保證建筑構(gòu)造的安全規(guī)范[3]。并且建筑構(gòu)造抵抗地震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行精密的推算，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)全局實(shí)行統(tǒng)籌規(guī)劃，并利用自身深厚的建筑理念與結(jié)構(gòu)抗震意識(shí)來升華整體的建筑抗震性能，才能有效的保證建筑構(gòu)造的安全以及穩(wěn)定。

（二）加強(qiáng)建筑抗震設(shè)計(jì)理念

建筑物不但要承受自身的垂直重量荷載，在地震發(fā)生時(shí)還會(huì)經(jīng)受地震的沖擊與側(cè)風(fēng)向負(fù)載作用力。建筑物中不同高度具有不同的沖擊強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過程當(dāng)中，需要極力規(guī)避這種現(xiàn)象的發(fā)生。我國(guó)現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范種需要將抗震分為兩個(gè)階段進(jìn)行實(shí)施，第一個(gè)設(shè)計(jì)階段中，需要對(duì)地震參數(shù)進(jìn)行充分利用，對(duì)建筑在彈性情況下產(chǎn)生的反映進(jìn)行分析計(jì)算；第二個(gè)設(shè)計(jì)過程中，需要利用地震參數(shù)對(duì)建筑物較為薄弱的結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)薄弱構(gòu)造進(jìn)行側(cè)行位移與轉(zhuǎn)角位移，并保證設(shè)計(jì)控制在一定的固定范圍之內(nèi)進(jìn)行。

（三）合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系

建筑結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)首先要保證建筑物有適當(dāng)?shù)膭偠龋源藖淼挚沟卣饘?duì)建筑造成的損傷，建筑結(jié)構(gòu)剛度的主體側(cè)抗力要滿足整體穩(wěn)定、水平位移與強(qiáng)度延伸的有關(guān)特征。鋼筋砼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中要依據(jù)“強(qiáng)柱弱梁”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)柱面尺寸進(jìn)行合理選擇，注意柱的軸壓比與構(gòu)造配筋的要求，確保具有足夠的延伸與承載力。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還需要添加冗余度設(shè)計(jì)，冗余度的設(shè)計(jì)可以有效的保證建筑結(jié)構(gòu)在失去局部連接的狀態(tài)下仍然具有強(qiáng)大的荷載力。同時(shí)還要為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置抗震防線，保證發(fā)生地震的時(shí)候，多數(shù)構(gòu)件逐漸形成屈服，形成多道抗戰(zhàn)防線。同時(shí)，建筑荷載力的傳力途徑是十分必要的，通過水平荷載傳力的設(shè)置與垂直荷載傳力的設(shè)置來保證建筑構(gòu)造的穩(wěn)定安全。

（四）注重建筑場(chǎng)地的選擇

建筑場(chǎng)地選擇對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)具有至關(guān)重要的作用。因此，在建筑場(chǎng)地選擇過程當(dāng)中，設(shè)計(jì)師需要根據(jù)綜合性、全方位、多層次的角度進(jìn)行考量，來合理的規(guī)劃建筑物的選址地點(diǎn)[4]。建筑物的選址位置的首選為開闊平坦、穩(wěn)定的中硬度的巖石基地。也要最大化的規(guī)避半挖半填的地段。對(duì)于建筑物無法規(guī)避的地質(zhì)條件中，需要做好地基的加固工作。例如，可以使用樁基、地基強(qiáng)化上部結(jié)構(gòu)來應(yīng)對(duì)具有軟弱性質(zhì)與半挖半填的地基。

（五）重視建筑平面與立面的布置

建筑物進(jìn)行平面與立面的布置過程當(dāng)中，需要根據(jù)對(duì)稱原則進(jìn)行操作，因?yàn)橹挥薪ㄖY(jié)構(gòu)保持對(duì)稱的狀態(tài)才能有效的抵抗地震作用力，并正常承載自身的垂直重力，提升建筑物的穩(wěn)定性能[5]。建筑結(jié)構(gòu)的主體側(cè)抗力是體現(xiàn)建筑規(guī)則性的重要因素，在實(shí)際過程中，需要注意建筑構(gòu)造主測(cè)抗力在豎向方位上的分布，要確保主軸方向上產(chǎn)生的變形與剛度相近；要避免平面主測(cè)抗力中的某個(gè)部位出現(xiàn)延伸大但是剛度差的特征；主體測(cè)抗力進(jìn)行平面布置需要保證核心與周圍構(gòu)造的剛度相互協(xié)調(diào)。

結(jié)語

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融入抗震設(shè)計(jì)理念與措施對(duì)于維護(hù)我國(guó)人民的生命安危具有重要的作用。為了保證我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)得到質(zhì)的發(fā)展，需要立足于我國(guó)的地震的特征，并加強(qiáng)房屋抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)理論與概念，合理布置房屋建造位置，并提高對(duì)房屋平面以及立面布置的重視程度，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)外的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，總結(jié)與提升我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，提升我國(guó)的房屋質(zhì)量與抗震性能。

參考文獻(xiàn)

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[2]萬磊，趙冰.淺析建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化[J].江西建材，2015，22：41-42.

[3]向志軍.關(guān)于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探索和構(gòu)架[A].《決策與信息》雜志社、北京大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院.“決策論壇——管理決策模式應(yīng)用與分析學(xué)術(shù)研討會(huì)”論文集（下）[C].《決策與信息》雜志社、北京大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院：，2016：1.

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[5]馬倩.關(guān)于建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略探討[J].四川水泥，2016，08：56.

作者簡(jiǎn)介

劉彥偉，1990-06，男，滿族，助理工程師，學(xué)歷：全日制專科，自考本科。研究方向：建筑抗震防災(zāi)方向，所在省市：河北省秦皇島市，單位：秦皇島市人民政府抗震防災(zāi)辦公室。